Transgenic barley producing essential polyunsaturated fatty acids

Abstract

Polyunsaturated fatty acids (PUFAs) affect diverse physiological processes and human health. Most cereals are poor in n-3 and n-6 PUFAs. Using biolistics, barley (Hordeum vulgare L. cv. Golden Promise) was transformed with an artificial gene encoding  6 -desaturase (D6D) under an endosperm-specific promoter. This artificial gene was designed from the sequence of D6D of the filamentous fungus Thamnidium elegans, but codon usage was optimised for cereals. A signal sequence from the gene encoding for high molecular mass glutenin Dx5 was added to a destinate mature protein. Successful transformation was confirmed in T 0 plants at the genomic level and in T 1 seeds at the transcriptomic and metabolomic levels. Transformed plants produced up to 0.141 % of -linolenic acid (GLA) and 0.294 % of stearidonic acid (SDA) of the total amount of fatty acids in their grains. Although the content of these fatty acids was relatively low, the current study provides the first evidence that transgenic barley can be a source of GLA/SDA.

Biofortified Crops Generated by Breeding, Agronomy, and Transgenic Approaches Are Improving Lives of Millions of People around the World

“…Resistant starch (amylose only) barley has been produced by the RNAi approach by suppressing all genes coding for SBE [ SBE I, SBE IIa, SBE IIb ( 105 )]. Content of health promoting polyunsaturated fatty acids, γ-linolenic acid, and stearidonic acid (STA) has been improved in barley by expressing Δ 6 -desaturase [ D6D ( 106 )]. Barley has been targeted to express human lactoferrin gene [ HLF ( 107 )].…”

Beneficios de los alimentos transgénicos biofortificados, una revisión del 2012 al 2022

“…Los transgénicos también tienen potencial de uso al incorporar genes simultáneamente caracterizados por su aporte a la mejora de la biodisponibilidad y la concentración de micronutrientes, así como la reducción de la concentración de antinutrientes que afecten la biodisponibilidad de nutrientes y minerales en las plantas. Por otra parte, las modificaciones genéticas pueden enfocarse a mejorar la concentración de micronutrientes y minerales en las porciones comestibles de los cultivos, redistribuirlos entre los tejidos y aumentar la eficiencia de las rutas bioquímicas en estos, e incluso reconstruir rutas seleccionadas (Mihálik et al, 2014). La implementación de cultivos transgénicos biofortificados implica tiempo, esfuerzos e inversiones iniciales durante la etapa de investigación y desarrollo, pero a largo plazo se convierte en una herramienta potencial, rentable y sostenible con respecto a la biofortificación convencional basada en la fertilización (Hefferon, 2016).…”

“…En la cebada el contenido de ácidos grasos poliinsaturados que promueven la salud, ácido γlinolénico y ácido estearidónico [STA] se ha mejorado mediante la expresión de Δ 6 -desaturasa [D6D] (Mihálik et al, 2014). El sistema CRISPR/Cas9 se ha empleado con éxito con fines de biofortificación en la cebada mediante mutaciones genéticamente inactivadas (knockout) dirigidas de los genes HvHPT y HvHGGT para estudiar su implicación en las vías de biosíntesis de vitamina E (Zeng et al, 2020).…”

Biosynthesis of Essential Polyunsaturated Fatty Acids in Wheat Triggered by Expression of Artificial Gene

“…The oleic acid content in transgenic lines has been raised to 51%–65% from the original 38%, the linoleic and palmitic acids contents were reduced. The first cereal producing the GLA in mature seeds created using the gene transfer technology was the barley ( Hordeum vulgare L.) expressing the D6D transgene isolated from the filamentous fungus Thamnidium elegans [ 32 ].…”